TY - CONF A1 - Bayerlein, Bernd A1 - Zia, Ghezal-Ahmed A1 - Schilling, Markus A1 - Skrotzki, Birgit A1 - von Hartrott, P. A1 - Hanke, T. A1 - Waitelonis, J. T1 - Towards Interoperability: Digital Representation of a Material Specific Characterization Method N2 - Certain metallic materials gain better mechanical properties through controlled heat treatments. For example, in age-hardenable aluminum alloys, the strengthening mechanism is based on the controlled formation of nanometer sized precipitates, which represent obstacles to dislocation movement. Precise tuning of the material structure is critical for optimal mechanical behavior in the application. Therefore, analysis of the microstructure and especially the precipitates is essential to determine the ideal parameters for the interplay of material and heat treatment. Transmission electron microscopy (TEM) is utilized to identify precipitate types and orientations in a first step. Dark-field imaging (DF-TEM) is often used to image the precipitates and to quantify their relevant dimensions. The present work aims at the digital representation of this material-specific characterization method. Instead of a time-consuming, manual image analysis, an automatable, digital approach is demonstrated. Based on DF-TEM images of different precipitation states of a wrought aluminum alloy, a modularizable digital workflow for quantitative precipitation analysis is presented. The integration of this workflow into a data pipeline concept will also be discussed. Thus, by using ontologies, the raw image data, their respective contextual information, and the resulting output data from the quantitative precipitation analysis can be linked in a triplestore. Publishing the digital workflow and the ontologies will ensure the reproducibility of the data. In addition, the semantic structure enables data sharing and reuse for other applications and purposes, demonstrating interoperability. The presented work is part of two digitization initiatives, the Platform MaterialDigital (PMD, materialdigital.de) and Materials-open-Laboratory (Mat-o-Lab). T2 - MSE 2022 CY - Darmstadt, Germany DA - 27.09.2022 KW - Interoperability KW - Ontology KW - Precipitation Analysis PY - 2022 AN - OPUS4-55892 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Pfennig, A. A1 - Kranzmann, Axel T1 - Understanding the Anomalous Corrosion Behaviour of 17% Chromium Martensitic Stainless Steel in Laboratory CCS-Environment—A Descriptive Approach JF - MDPI Clean Technologies N2 - To mitigate carbon dioxide emissions CO2 is compressed and sequestrated into deep geological layers (Carbon Capture and Storage CCS). The corrosion of injection pipe steels is induced when the metal is in contact with CO2 and at the same time the geological saline formation water. Stainless steels X35CrMo17 and X5CrNiCuNb16-4 with approximately 17% Cr show potential as injection pipes to engineer the Northern German Basin geological onshore CCS-site. Static laboratory experiments (T = 60 ◦C, p = 100 bar, 700–8000 h exposure time, aquifer water, CO2-flow rate of 9 L/h) were conducted to evaluate corrosion kinetics. The anomalous surface corrosion phenomena were found to be independent of heat treatment prior to exposure. The corrosion process is described as a function of the atmosphere and diffusion process of ionic species to explain the precipitation mechanism and better estimate the reliability of these particular steels in a downhole CCS environment. KW - Corrosion KW - Steel KW - High alloyed steel KW - Corrosion mechanism KW - CCS PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-545700 DO - https://doi.org/10.3390/cleantechnol4020014 VL - 4 IS - 2 SP - 239 EP - 257 PB - MDPI AN - OPUS4-54570 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schröder, Jakob A1 - Evans, Alexander A1 - Polatidis, E. A1 - Čapek, J. A1 - Mohr, Gunther A1 - Serrano Munoz, Itziar A1 - Bruno, Giovanni T1 - Understanding the impact of texture on the micromechanical anisotropy of laser powder bed fused Inconel 718 JF - Journal of materials science N2 - The manufacturability of metallic alloys using laser-based additive manufacturing methods such as laser powder bed fusion has substantially improved within the last decade. However, local melting and solidification cause hierarchically structured and crystallographically textured microstructures possessing large residual stress. Such microstructures are not only the origin of mechanical anisotropy but also pose metrological challenges for the diffraction-based residual stress determination. Here we demonstrate the influence of the build orientation and the texture on the microstructure and consequently the mechanical anisotropy of as-built Inconel 718. For this purpose, we manufactured specimens with [001]/[011]-, [001]- and [011]/[111]-type textures along their loading direction. In addition to changes in the Young’s moduli, the differences in the crystallographic textures result in variations of the yield and ultimate tensile strengths. With this in mind, we studied the anisotropy on the micromechanical scale by subjecting the specimens to tensile loads along the different texture directions during in situ neutron diffraction experiments. In this context, the response of multiple lattice planes up to a tensile strain of 10% displayed differences in the load partitioning and the residual strain accumulation for the specimen with [011]/[111]-type texture. However, the relative behavior of the specimens possessing an [001]/[011]- and [001]-type texture remained qualitatively similar. The consequences on the metrology of residual stress determination methods are discussed. KW - Laser powder bed fusion KW - Additive manufacturing KW - Electron backscatter diffraction KW - Tensile testing KW - Diffraction PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-555840 DO - https://doi.org/10.1007/s10853-022-07499-9 SN - 1573-4803 VL - 2022 IS - 57 SP - 15036 EP - 15058 PB - Springer Science + Business Media B.V. CY - Dordrecht AN - OPUS4-55584 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Inui, H. A1 - Kishida, K. A1 - Li, L. A1 - Manzoni, Anna Maria A1 - Haas, S. A1 - Glatzel, U. T1 - Uniaxial mechanical properties of face‑centered cubic singleand multiphase high‑entropy alloys JF - MRS Bulletin N2 - Since the high entropy concept was proposed at the beginning of the millennium, the research focus of this alloy family has been wide ranging. The initial search for single-phase alloys has expanded with the aim of improving mechanical properties. This can be achieved by several strengthening mechanisms such as solid-solution hardening, hot and cold working and precipitation hardening. Both single- and multiphase high- and medium-entropy alloys can be optimized for mechanical strength via several processing routes, as is the case for conventional alloys with only one base element, such as steels or Ni-based superalloys. KW - High entropy alloy KW - Compositionally complex alloys KW - Tensile properties PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-543955 DO - https://doi.org/10.1557/s43577-022-00280-y VL - 47 IS - 2 SP - 168 EP - 174 PB - Springer AN - OPUS4-54395 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Rodrigues, A. C. P. A1 - Feller, A. A1 - Agudo Jácome, Leonardo A1 - Azevedo, C. R. F. T1 - Use of synthetic Fe3O4-rich tribofilms to investigate the effect of microconstituents, temperature and atmosphere on the friction coefficient during pin-on-disc tribotest JF - Surface Topography: Metrology and Properties N2 - This work investigates the effect of the tribotesting parameters (temperature, atmosphere, and third body chemical composition) on the coefficient of friction (CoF) during pin-on-disc dry (PoD) sliding tribotests using artificial third bodies. The third body comprised nanometric Fe3O4-based binary to quaternary chemical compositions containing copper, graphite, and zirconia. These mixtures were manually or ball-milled prepared, and pin-on-disc tribotests were conducted at 23 °C and 400 °C under air or nitrogen atmospheres. Combining PoD and artificial third body to create synthetic tribofilms might be useful for testing new formulations of Cu-free friction materials. Microstructural characterisation of the tribofilms was used to study the stability of the Fe3O4, copper, and graphite nanoparticles under different testing conditions to understand their effects on the CoF. For the Fe3O4-C-ZrO2-X systems, the ball milling mixing promoted the formation of turbostratic graphite in the tribofilm, impairing the lubricating effect of the graphite under air atmosphere at 23 °C. The formation of monoclinic CuO in the tribofilms during tribotests at 400 °C under air and N2 atmospheres promoted a lubricating effect. KW - Tribology KW - Microstructure KW - Oxide KW - Transmission electron microscopy PY - 2022 DO - https://doi.org/10.1088/2051-672X/ac9d51 SN - 2051-672X VL - 10 IS - 4 SP - 044009-1 EP - 044009-18 PB - IOP Pobilishing AN - OPUS4-56467 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schmies, Lennart A1 - Bettge, Dirk A1 - Yarysh, Anna A1 - Sonntag, U. A1 - Botsch, B. A1 - Hemmleb, M. T1 - Using Machine Learning and Topographic SEM Imaging for Software Assisted Fractography N2 - The aim of a fractographic investigation is the evaluation of macroscopic and microscopic fracture surface characteristics and, as a result, the determination of the fracture mechanism of a component from a failure case. The basis for such evaluations of fracture characteristics comes from actual comparative mechanical testing and from the literature. A fractographic analysis can be very complex and, in any case, requires considerable experience. In the IGF project "iFrakto", software is being developed that quantitatively determines fracture characteristics and fracture mechanisms utilizing digitized expert knowledge, machine learning, and standard 2D and topographical data from SEM imaging. Topographical data are obtained from 4QBSE detector using shape-from-shading technology. In the medium term, a software tool should provide knowledge-based suggestions for the evaluation of fracture surfaces in real time during SEM work or at subsequent evaluation. As a basis for this, round robins were carried out among fractographers in order to create a knowledge base, to query the practice-relevant requirements for such tools and to carry out first practical tests. Actual results are presented and the relevance of the evaluation strategy is evaluated. T2 - Material Science and Engineering 2022 CY - Darmstadt, Germany DA - 27.9.2022 KW - Fractography KW - Machine Learning KW - Topography PY - 2022 AN - OPUS4-55938 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Waurischk, Tina A1 - Reinsch, Stefan A1 - Müller, Ralf A1 - Rouxel, T. A1 - Behrens, H. A1 - Deubener, J. T1 - Vacuum crack growth in silicate glasses N2 - Although the slow crack growth in glass is dominated by stress-corrosion phenomena, it also should reflect the underlaying intrinsic fracture behavior controlled by glass chemistry and structure. To investigate such underlaying phenomena, crack growth velocity in alkali silicate glasses was measured in vacuum across 10 orders of magnitude with double cantilever beam technique. Measured and literature crack growth data were compared with calculated intrinsic fracture toughness data obtained from Young’s moduli and theoretical fracture surface energy. Data analysis reveals slight correlation with the packing density and significant deviations from the intrinsic brittle fracture behavior. These deviations do not follow simple compositional trends. Two opposing processes may explain this finding: a decrease in the apparent fracture surface energy due to stress-induced chemical changes at the crack tip and its increase due to energy dissipation during fracture. T2 - 26th International Congress on Glass CY - Berlin, Germany DA - 03.07.2022 KW - Oxide glass KW - Fracture toughness KW - Fracture surface PY - 2022 AN - OPUS4-56485 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Skrotzki, Birgit T1 - Verknüpfung von Datenrepositorien: Die Plattform MaterialDigital (PMD) N2 - Vorstellung der Plattform MaterialDigital. Darstellung der Bedürfnisse und Herausforderungen in der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. T2 - Vision Keramik CY - Dresden, Germany DA - 07.06.2022 KW - Digitalisierung KW - Ontologie KW - Standardisierung PY - 2022 AN - OPUS4-54979 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schilling, Markus A1 - Bayerlein, Bernd A1 - Marschall, Niklas A1 - von Hartrott, P. A1 - Waitelonis, J. A1 - Hadzic, N. A1 - Birkholz, H. A1 - Grundmann, J. A1 - Chen, Yue A1 - Portella, Pedro Dolabella A1 - Skrotzki, Birgit T1 - Zugversuchsdaten FAIR integriert: Von der normenkonformen Ontologie bis zu interoperablen Daten im Triple Store N2 - Mit der Digitalisierung von Materialien und Prozessen ist ein Paradigmenwechsel in der Materialentwicklung, -gestaltung und -optimierung verbunden, welcher gleichermaßen vielseitige Möglichkeiten eröffnet und eine große Herausforderung darstellt. Insbesondere sind bei den Digitalisierungsbestrebungen die Qualitätssicherung von Prozessen und Ausgabedaten sowie die Interoperabilität zwischen Anwendungen nach FAIR-Prinzipien (Findability, Accessibility, Interoperability, Reusability) sicherzustellen. Dies umfasst die Speicherung, Verarbeitung und Abfrage von Daten in möglichst standardisierter Form, wobei entsprechend auch Normungs- und Standardisierungsgremien beteiligt werden müssen. Um der Herausforderung gerecht zu werden, Materialdaten für alle Beteiligten konsistent zu kontextualisieren, müssen alle notwendigen Informationen zum Zustand des Materials inklusive produktions- und anwendungsbedingter Veränderungen über eine einheitliche, maschinenlesbare Beschreibung verfügbar gemacht werden. Hierfür sollen Ontologien genutzt werden, da sie maschinenverständliche und -interpretierbare Wissensrepräsentationen durch semantische Konzeptualisierungen ermöglichen, die für das Datenmanagement und die Digitalisierung im Bereich der Materialwissenschaften benötigt werden. Dieses hochaktuelle Thema der Integration und Wiederverwendung von Wissen und Daten aus Herstellung, Bearbeitung und Charakterisierung von Materialien wird in den Projekten Innovationsplattform MaterialDigital (PMD, materialdigital.de) und Materials-open-Lab (Mat-o-Lab, matolab.org) adressiert. Diese beiden unter der Beteiligung der Bundeanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) durchgeführten Projekte wurden auf der 39. Vortrags- und Diskussionstagung „Werkstoffprüfung“ (2021) grundlegend vorgestellt. In dieser Präsentation sollen die Weiterentwicklungen hinsichtlich der Speicherung von Zugversuchsdaten gemäß einer normenkonformen ontologischen Repräsentation vorgestellt werden. Das umfasst den Weg von der Entwicklung einer Ontologie nach Norm, der Konvertierung von Daten aus Standardtests in das interoperable RDF-Format bis hin zur Verknüpfung von Ontologie und Daten. Letztendlich können die entsprechenden Daten in einem Triple Store abgelegt und abgefragt werden. Die übliche Standardisierung von mechanischen Prüfverfahren im Bereich der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik dient als solide Grundlage für die Ontologieentwicklung. Daher wurde der Zugversuch von Metallen bei Raumtemperatur nach DIN EN ISO Norm 6892-1:2019-11 als einer der ersten Anwendungsfälle in den genannten Projekten ausgewählt. Die Betrachtung und Beschreibung des Zugversuchs beinhaltet sowohl dessen ontologische Darstellung als auch eine exemplarische Datengenerierung. Die semantische Verbindung von Ontologie und Daten führt zu Interoperabilität und einer verbesserten Abfragefähigkeit. T2 - Tagung Werkstoffprüfung 2022 CY - Dresden, Germany DA - 27.10.2022 KW - Ontologie KW - Semantisches Web KW - Wissensrepräsentation KW - Digitalisierung KW - Zugversuch PY - 2022 AN - OPUS4-56130 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schilling, Markus A1 - Marschall, Niklas A1 - Bayerlein, Bernd A1 - Chen, Yue A1 - Olbricht, Jürgen A1 - Skrotzki, Birgit A1 - von Hartrott, P. A1 - Portella, Pedro Dolabella A1 - Waitelonis, J. A1 - Birkholz, H. A1 - Grundmann, J. ED - Zimmermann, M. T1 - Zugversuchsdaten FAIR integriert: Von einer normenkonformen Ontologie bis zu interoperablen Daten im Triple Store T2 - Werkstoffe und Bauteile auf dem Prüfstand: Prüftechnik - Kennwertermittlung - Schadensvermeidung N2 - Das hochaktuelle Thema der Integration und Wiederverwendung von Wissen und Daten aus Herstellung, Bearbeitung und Charakterisierung von Materialien ('Digitalisierung von Materialien') wird in den Projekten Innovationsplattform MaterialDigital (PMD, materialdigital.de) und Materials-open-Lab (Mat-o-Lab, matolab.org) adressiert. In diesem Beitrag werden die Weiterentwicklungen in diesen Projekten hinsichtlich der Speicherung von Zugversuchsdaten gemäß einer normenkonformen (DIN EN ISO 6892-1:2019-11) ontologischen Repräsentation vorgestellt. Das umfasst den Weg von der Entwicklung einer Ontologie nach Norm, der Konvertierung von Daten aus Standardtests in das interoperable RDF-Format bis hin zur Verknüpfung von Ontologie und Daten. Letztendlich können die entsprechenden Daten in einem Triple Store abgelegt und abgefragt werden. T2 - Werkstoffprüfung 2022 CY - Dresden, Germany DA - 27.10.2022 KW - Ontology KW - Semantic Web KW - Digitalization KW - Knowledge Representation KW - Tensile Test PY - 2022 UR - https://dgm.de/fileadmin/DGM/Veranstaltungen/2022/Werkstoffpruefung/Tagungsband/WP2022-Tagungsband-online.pdf SN - 978-3-88355-430-3 SP - 105 EP - 110 PB - DGM - Deutsche Gesellschaft für Materialkunde e.V CY - Sankt Augustin AN - OPUS4-56836 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Manzoni, Anna Maria A1 - Yesilcicek, Yasemin A1 - Haas, S. A1 - Glatzel, U. T1 - Über das Zusammenspiel von Gitterfehlpassung, Kriecheigenschaften und γ'-Würfelform in Hf-W-modifizierten Al10Co25Cr8Fe15Ni36Ti6—Legierungen N2 - Spurenelemente spielen eine wichtige Rolle bei der Verfeinerung der Eigenschaften von komplexen Materialien. Diese Arbeit zeigt die Korrelation zwischen der Mikrostruktur, der Gitterfehlpassung und den Kriecheigenschaften. Die Legierung Al10Co25Cr8Fe15Ni36Ti6 (in at. %) mit komplexer Zusammensetzung wurde mit den Elementen Hf und W verstärkt. Die Zugabe von Hf bewirkt eine eckigere Form der würfelförmigen gamma'-Ausscheidungen und einen erhöhten Anteil der Heusler-Phase. Die Zugabe von W wiederum formt die Würfelchen rundlicher und löst die Heusler-Phase auf. Eine Mischung der beiden Spurenelemente zeigt einen Übergang zwischen den beiden Extremen, sowohl in Hinsicht auf die Form der Ausscheidungen als auch in Bezug auf die Gitterfehlpassung und die Kriecheigenschaften. T2 - 11. Metals and Alloys Seminar CY - Cala Santanyi, Spain DA - 20.06.2022 KW - Hochentropie-Legierung KW - Kriechversuche KW - Gitterfehlpassung KW - Transmissionselektronenmikroskopie PY - 2022 AN - OPUS4-55396 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -